Устройство считывания фотосигнала

(57) Изобретение электронике. Цел шение быстродейс сигнала, Устр-во г-р 2 тока смеще ,.Ра с зарядовой с варактор 5, разд ится к опто о вы- торетения читываниязо и ржит фотодиод 1регистр 3 прибоключ 4 сбросальный конденсал ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(21) 4207929/24 (22) 12.03.87 (46) 30.03.89.Б (71) Институт фСибирского отде(56) Авторское 11 р 1274160, кл. 54) УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ ФОТ тор б, ключи 7 и 8,стробируемые блок вычитания (СБВ) 9. В первом цикле считывания на СБВ 9 поступает сигнал, который суммирует действие фотосигнала от объекта наблюдения, темнового и фонового фотосигналов. Во втором цикле накопления-считывания после включения регистра 3 напряжение на аракторе 5 соответствует сигналу повторного считывания, а в СБВ 9 на затвор транзистора 11 поступает разность сигналов повторного и начального считывания. Если в течение двух пиклов накопления-считывания темновой и Фоновой фотосигналы заметно не изменяются то вышеуказанная разре.еф ность сигналов не содержит паразитные састенляиние Фатаситнелан и стра- Я го соответствует приращению полезной составляющей фотосигнаЛа от объекта наблюдения 2 ил.Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано вмногоэлементных устройствах регистрации, накопления, обработки фотосигналов.Цель изобретенпя - повышение быстродействия считывания фотосигнала.На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема устройствасчитывания фотосигнала; на фиг.2 -диаграмма напряжения,Устройство считывания фотосигнала (фиг,1) содержит фотодиод 1, генератор 2 тока смещения, элемент 3 15регистра ПЗС, ключ 4 сброса, варактор 5, разделительный конденсатор 6,первый 7 и второй ключи 8, стробируемыйблок 9 вычитания, состоящий изгенератора 10 тока, первого 11 и нторого 12 МДП-траизисторов и дифференциального 13 усилителя,При этом элемент 3 структурыПЗС содержит первый 14, второй 15 итретий 16 электроды. 25Устройство содержит вход 17 смещения, вход 18 смещения фотодиода 1,первый 19, второй 20 и третий 21входы фазных напряжений, вход 22 управления варактором, вход 23 стробировапия блока 9 вычитания, вход 24напряжения питания, вход 25 импульсов сброса и выход 26 устройства.Устройство считывания фотосигнала реализовано на базе МДП-транзисторов.Устройство считывания фотосигналаработает следующим образом,Рабочий режим фотодиода 1 устанавливается постоянным напряжением, 40поступающим на вход 18 смещения фотодиода 1, и током смещения задаваемым напряжением, поступающим на вход17 генератора 2 тока смещения.На первый 19 и второй 20 входыфазных напряжений элемента 3 подаются постоянные напряжения от соответствующих источников напряжений, .величины которых выбираются из условия /Б 20/ )/Б 19/, и запирают 0элемент 3.В исходном состоянии на затворыключа 4, первого 7 и второго 8 ключей поступает импульс, сброса, открывающий эти ключи (фиг.2 а).Емкостьварактора 5 соединенных с ним выхода элемента 3, а также обе обкладки разделительного конденсатора.6 изатворы первого и второго МДП-транзисторов 11 и 12 заряжаются до напряжения питания, поступающего на вход 21, Через время С, после окон- чания импульса сброса, запирающего ключ 4, первый 7 и второй 8 клянчи, на третий вход 21 элемента 3 поступает импульс опроса (фиг,2 б), который отпирает элемент 3Через элемент 3 протекают токи, генерируемые фотодиодом 1, и накапливаются на варакторе 5, истоковой области МДП-транзистора ключа 4 и обкладке разделительного конденсатора 6 (фиг.2 в) . По истечении времени Ся оканчивается импульс опроса и эле". мент 3 запирается. Через время 1. (фиг.2 г) на вход 22 поступает импульс управления варактором 5 и емкость последнего уменьшается, что приводит к усилению сигнала, Этот сигнал через разделительный конденсатор 6 поступает на вход первого МДП-транзистора 11. Через времяна вход 23 подается стробирующий импульс (фиг,2 д),генератор 10 тока открывается и сигнал через открытый первый МДП-транзистор 11 поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя13, Таким образом, в первом циклесчитывания на первый вход стробируемого блока 9 поступает сигнал, который суммирует действие фотосигналаот объекта наблюдения, темнового ифонового фотосигналов.В течение времениэлемент 3закрыт, поэтому носители заряда накапливаются под его вторым электродом 15,При окончании импульса стробирования генератор 10 запирается и через времяцикл (фиг.2 а) накопления-считывания повторяется.Разделительный конденсатор 6 ипервый ключ 7 действуют как аналоговый блок выборки хранения. При включении первого ключа 7 разделительныйконденсатор 6 заряжается до разности потенциалов, соответствующей сигналу первого цикла считывания, Вовтором цикле накопления-считыванияпосле включения элемента 3 напряжениена варакторе 5 соответствует сигналуповторного считывания, а на затворпервого МДП-транзистора .11 поступаетразность ЬБсигналов повторногои начального считывания.Если в течение двух циклов накопления-считывания темновой ,и фоновой фотосигналы заметно не изменяются, то разность сигналов повторного и начального считывания на затворе первого МДП-транзистора 11 не содержит эти "паразитные" составляющие фотосигналов и строго соответствует приращению полезной составляющей фо" тосигнала от объекта наблюдения.При переключении первого ключа 7 на входпервого транзистора 11 поступает коммутационная помеха. Для компенсации этой помехи в устройстве предусмотрены второй ключ 8 и второй МДП-транзистор 12. В совокупности с первым МДП-транзистором 11 они действуют как дифференциальный МДП-усилитель. Коммутационные помехи поступают по параллельным каналам на затворы обоих МДП-транзисторов 11 и 12 и далее на неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилителя 13, что исключает дейст вие этих помех на выходной сигнал устройства на выходе 26.Формула изобретенияЗОУстройство считывания фотосигнала, содержащее генератор тока смещения первый вход управления которого является входом смещения, а дополнительный вход генератора тока смеще 35 ния является входом для напряженияпитания, фотодиод, анод которогоподключен к выходу генератора тока .смещения, а катод фотодиода являетсявходом для сигнала смещения, варактор .,первая обкладка которого черезразделительный конденсатор соединена с первым входом стробируемого бло -ка вычитания, вход стробирования которого является входом для стробирующего импульса, а выход - выходомустройства, при этом первый и второйвходы стробируемого блока вычитаниясоединены с входом напряжения питаниясоответственно через первый и второй ключи, входы управления которыхобъединены и являются входом для импульсов сброса, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повьппения быстродействия считывания фотосигнала,введены регистр прибора с зарядовойсвязью ПЗС и ключ сброса, при этомвход регистра ПЗС подключен к выходу генератора тока смещения, а выход регистра ПЗС подсоединен к первой обкладке варактора и к выходуключа сброса, вход управления которого соединен с управляющими входамипервого и второго ключей, а втораяобкладка варактора является входомдля сигнала управления, причем первый, второй и третий. электроды регистра ПЗС являются входами для соответствующих фазных напряжений.469569 Составитель Г.Росаткеактор Н.Киштулинец Техред Л.Сердюкова равцова оррект 366/57 Тираж 627Государственного комитета п 113035, Москва, ЖКНТ СССР Производствен ул. Гагарина,10 Ужго Заказ ВНИИПИ о изобрет 35, Раушс издательский комбинат "Пат Подписноеям и открытиям наб., д, 4/5